Что такое линейное расширение кирпича

Коэффициенты линейного расширения строительных материалов

В таблице представлены значения коэффициента линейного расширения строительных материалов (КТЛР) и некоторых металлов при температуре до 100°С. Размерность коэффициента расширения в таблице — м/(м·°С) или 1/град (К-1).

Коэффициент теплового линейного расширения показывает на сколько (относительно размера тела) удлинится материал при увеличении его температуры на 1 градус.

По значениям коэффициентов теплового расширения в таблице видно, что указанные строительные материалы и металлы имеют положительный коэффициент линейного расширения, то есть увеличивают свои размеры (расширяются) при нагревании.

Источник: В. Блази. Справочник проектировщика. Строительная физика. М.: Техносфера, 2004.

Шамотный кирпич для печи

Красный керамический кирпич при условии надлежащего качества способен выдержать температуры при нагреве до 900⁰С, клинкер – до 1200⁰С. Но для отдела топки и внутренних каналов печи этих параметров мало, поскольку открытый контакт с пламенем и раскаленным топливом обуславливает температуры свыше 1300⁰С. Предел рабочих температур шамотного огнеупора марок ШБ не менее 1200⁰С — 1250⁰С, в то время как красный кирпич начинает плавиться уже при 1000⁰С. Температура плавления шамота более 1600⁰С. Поэтому без применения шамотного кирпича для кладки самых горячих отделов печей и каминов не обойтись.

Из многих существующих видов огнеупоров в бытовых печах и каминах применяют только шамотный, и реже – кварцевые блоки. Кварцевый кирпич сходен с шамотным по свойствам, но имеет еще большую плотность, а структура его более однородна. Высокая стоимость кварцевых блоков, а также недостаток – не очень хорошая сопротивляемость химически агрессивным средам, ограничивает его применение в строительстве бытовых печей. Но свойство кварцевого блока – пониженное линейное расширение – отлично используется в участках, где нужно заложить металлические детали. Для выкладки каминного зуба (участок над топкой, фигурный элемент в форме зуба, отражающий тепловой поток из камина в помещение) ничего нет лучше кварцевого кирпича.

Шамотный кирпич не применяется в русских печах, где происходит приготовление пищи. При нагреве излучение и испарение данного материала, имеющего присадки, может быть неблагоприятным для здоровья человека.

Железные элементы конструкции печи

Большинство печников-каменщиков при кладке печей зачастую используют металлические детали. К таким элементам относят перемычки над топливной камерой, сводом очага и другими местами, где функционально без металлических перемычек просто не обойтись.

Как правило, именно железо, встроенное в кладку прибора отопления, является последующим обстоятельством деформации очага. Это объясняется просто. Коэффициент линейного расширения железа, как материала, практически на шестьдесят пять процентов больше, чем у того же керамического кирпича. Таким образом, при увеличении железных звеньев кладки — уголков, швеллеров, — совершается выдавливание кирпичей из кладки массива.

Этого просто избежать, достаточно использования клиновидного замка вместо металлического уголка над топкой прибора.

Как правильно выполнить клиновидный замок:

• 1. По размерам топливной дверцы выполняется проем с запасом пять – семь миллиметров. Зазор заполняется утеплителем из базальт-картона, который разрешит избежать задымления жилища и станет безукоризненным теплоизолятором между железом и кирпичной кладкой отопительной печи, разрешая смягчить давление расширившегося железа на кладку печи.
• 2. Ставим на некоторое время дверцу, при этом сверху на нее укладываем неполный ряд кирпичей, при этом в середину вклиниваем кирпич.
• 3. Проходной ряд фиксируем верхним рядом, после чего всю конструкцию оставляем до полного высыхания раствора.

Существует одна небольшая уловка в печном строительстве, заключается она в отказе от использования металлических кос, которые применяются для установки дверцы. Дело в том, что они встраиваются в печную кладку, и при необходимости ремонта приходится разбирать практически всю конструкцию топливной камеры.

Этапы установки печной дверки:

1. — с применением шлифовальной машины выполняется обрезание креплений на дверце, таких как скрутка или проволока, металлические ленты или полосы,
2. — далее дверца вынимается из кладки и вровень с кирпичом срезаются концы крепления, торчащие наружу,
3. — напротив швов точно по периметру сооружения наносятся метки,
4. — в месте нанесенных точек выполняются проходные отверстия примерно на семь миллиметров в глубину. Отверстие должно быть выполнено в виде конуса, чтобы в дальнейшем установить в него саморез,
5. — дверца ставится на свое место, вкручиваются саморезы по керамике размером шесть на сто двадцать миллиметров. Оптимальное количество применяемых при этом саморезов составляет шесть штук.

Часто владельцы очагов задают такой вопрос: можно ли при строительстве длинного пролета не использовать металлический уголок? Можно, только при этом производят соединение нескольких элементов кирпичей в один паллет при помощи штанги.

Рассказываем, как правильно произвести создание паллета из нескольких штук кирпичей:

• 1. В элементе проделывается пара отверстий в два прохода. Первоначально просверливают сверлом на восемь миллиметров дрелью без отбойника, после этого производят сверление сверлом на восемнадцать миллиметров.
• 2. Связывают кирпичи в паллет.
• 3. Перехватывают на два болта с применением одной широкой шайбы.
• 4. Устанавливают паллет в кирпичную кладку очага (печи или камина).

Так как без металлического уголка нельзя выполнить выкладывание свода печи, во время его монтажа нужно, в любом случае, оставлять расстояние между стенкой прибора отопления и самим уголком примерно в один сантиметр, приходящийся на одни подгонный метр. Следует отметить, что подобная процедура выполняется для того, чтобы при эксплуатации очага не разошлась кладка.

Как объединить шамотный и керамический кирпич

Часто встречается проблема, когда стены печи, в которой топка выложена шамотным (огнеупорным) кирпичом, начинают растрескиваться, а в периоды максимальной эксплуатации даже вспучиваться.

Причиной может стать то, что шамотный и керамический кирпичи имеют различный коэффициент линейного расширения при нагревании и различную предельную температуру нагрева. Вследствие этого их тесный контакт при эксплуатации печи может привести к разрушению кладки.

Что делать, чтобы избежать «конфликта» кирпичей:

1. Выкладываем топку из шамотного кирпича.
2. К кладке вплотную прижимаем базальт-картон толщиной 5 мм.
3. Между базальт-картоном и облицовочным рядом кладки печи оставляем воздушный промежуток 5 мм (его можно вывести в верхних рядах в конвекционное отверстие).

Этот прием значительно увеличит теплоотдачу печи и скорость нагрева помещения, а также срок службы печи. Теперь можно будет не бояться за перекаливание кирпичей во время ее активной эксплуатации

В строительстве кирпичной печи мелочей не бывает. Если хотите, чтобы ваша печь прослужила без ремонта многие годы, то обязательно используйте при кладке основные правила, перечисленные выше.

Характеристики силикатного кирпича.

Пустотелый силикатный кирпич очень легкий. Это позволяет снизить нагрузку несущих стен на фундамент.

При производстве силикатного кирпича используются стандартные размеры: 250х88х54мм и 250х120х65мм. Для декоративного кирпича могут использоваться и другие параметры. Форма силикатного кирпича может быть утолщенная, пустотелая, полнотелая. Каждая разновидность кирпича имеет свое индивидуальное предназначение. Так, пустотелый кирпич, обладающий относительной легкостью в сравнении с полнотелым кирпичом, используется там, где необходимо снизить нагрузку несущей стены на фундамент. Пустотелый кирпич, также, обладает лучшими тепло и звукоизолирующими свойствами. При применении данного кирпича в строительных работах, необходимо знать специальную информацию о свойствах данного вида материала, необходимо изучить его характеристики и познакомиться с особенностями при работе с ним:

Для придания кирпичу водоотталкивающих свойств необходимо его обработать специальной гидрофобной пропиткой.

1. Силикатный кирпич высоко ценится, в отличие от других строительных материалов, так как имеет высокую стойкость на сжатие. Такая прочность позволяет использовать его для возведения зданий с любым количеством этажей.

2. Силикатный кирпич является экологически чистым строительным материалом. Известь, входящая в состав силикатного кирпича, является антисептиком, который препятствует появлению на стенах здания различного вида плесени.

3. Силикатный кирпич, особенно пустотелый, обладает высокой звуконепроницаемостью. Применение такого кирпича в строительстве многоквартирных домов позволяет избежать многих проблем связанных с плохой звукоизоляцией. Такой материал широко применяется для возведения стен помещений, в которых будут проводиться очень шумные виды работ или общественные мероприятия.

4. Точность геометрической формы и эстетичность материала является отличной характеристикой силикатного кирпича. Данные свойства позволяют применять его без использования дополнительной отделки стен.

К недостаткам силикатного кирпича можно отнести низкую стойкость к поглощению влаги. Но данный недостаток легко устранить. Достаточно пропитать поверхность материала специальной гидрофобной пропиткой и недостаток будет устранен. Поверхность силикатного кирпича приобретет необходимые водоотталкивающие свойства. При этом кирпич не лишается возможности пропускать через свою поверхность воздух, то есть «дышать». Такая воздухопроницаемость не позволяет образовываться водному конденсату на стенах здания и накапливаться влаге в помещении. Известь, входящая в состав силикатного кирпича, способна поглощать углекислый газ из воздуха и образовывать соль карбоната калия, что с годами способствует повышению прочности силикатного кирпича.

Футеровка печей и отопительных агрегатов своими руками

Экология потребления. Усадьба: Для возведения печей используются лишь огнеупорные материалы. Но даже они не способны долго противостоять высоким температурам. Чтоб защитить наружные стенки около топливника от радиационных, тепловых или химических воздействий, внутри обустраивают футеровку.

Чтобы футеровка, выполненная шамотными изделиями, была прочной, долговечной и эффективной, требуется применять специальный раствор. Оптимальный вариант – готовые сухие смеси, адаптированные для шамота и проверенные на режим работы лабораторно. Жаростойкие и огнеупорные составы для кладки рынком представлены в ассортименте, и цены вполне демократичны, а эксперименты с футеровкой обходятся дороже, поскольку ремонтно-восстановительные работы отопительных сооружений – дело трудоемкое и долгое.

Футеровка шамотным кирпичом

Готовые сухие смеси для футеровки имеют на упаковке инструкции производителя и информацию о точном назначении состава. Облицовка топочных отделов печей требует огнеупорных смесей, а для остальных отделов можно применить и жаростойкие растворы. Огнеупорные составы значительно дороже, но только их следует применять для футеровки топок, тем более, что раствора потребуется немного – можно брать из расчета 70 кг сухого вещества на 100 шт. кирпича.

При футеровке шамотным кирпичом замачивать его перед укладкой следует не всегда, а в определенных случаях:

• Сухой кирпич быстро впитывает воду из раствора, в результате растворный шов быстрее схватывается и теряет пластичность. Подправить что-то очень трудно, поэтому требуется хороший навык кладочных работ. Если кирпич замочить перед работой, то возможно получить дополнительный ресурс на исправление ошибок в кладке за счет продления подвижности растворной смеси.
• При повторном применении кирпичей от разборки старых печек замачивание дает открытие капилляров и поровых структур кирпича, в которые за время службы попали пыль и растворы. Влага и растворы в результате увлажнения легче проникают в кирпич, сцепление и прочность кладки повышается.
• При летних кладочных работах, когда температуры воздуха высокие, ненадолго замачивать кирпич перед кладкой рекомендуют. Осенью и зимой эта процедура становится лишней и вредной, поскольку переувлаженный кирпич в кладке нужно сушить, а до естественного просыхания и схватывания раствора в швах кладки топить печь недопустимо – это может вызвать деформации в швах кладки и снизить ее прочность. Иногда сушку проводят при помощи тепла от мощной электрической лампы накаливания при полном открытии всех дверец печки.

Сухой шамотный кирпич для кладки предпочтительнее, поэтому вместо замачивания кирпича можно сделать растворную смесь чуть менее густой, чтобы иметь небольшое время для выправления возможных огрехов кладочных работ.

Футеровки огнеупорными клеями и пастами

Как вариант, применение для футеровок не шамотных растворов, а огнеупорного алюмосиликатного клея имеет неоценимые преимущества. Данные составы применяют не только для футеровок бытовых печей в качестве кладочных и обмазочных растворов, но также и в металлургии. применяют высокотемпературные клеи для монтажа изделий из базальтового и каолинового волокна, керамоволокна, шамотных изделий, с отличным сцеплением в итоге.

Продается алюмосиликатный клей готовым к употреблению, в герметичной пластиковой таре разной фасовки, минимально 2 кг.

Футеровка с применением огнеупорного клея включает этапы:

• Перед работой клей тщательно перемешивают до полной однородности.
• Наносят клей на предварительно увлажненные поверхности стальными шпателями. На стенки топочного отдела и/или другие элементы футеровки клей наносят тонким слоем – не более 3 мм. В случае, когда футеровка выполняется только клеевым слоем, без наклейки картона или других материалов, то клей наносят за 3-4 раза, с выдержкой каждого слоя около 15 мин.
• При закреплении базальтового картона на горизонтальных поверхностях можно разбавлять клеевую массу водой до 15%. На расход клеевого состава влияет качество обрабатываемых поверхностей и толщина наносимых слоев, клея может уходить на кв. Метр в пределах 2-4 кг.
• Слой клея полностью высыхает через сутки, если температура не ниже 25⁰С и толщина нанесения не больше 3 мм. При высокой температуре (более 85⁰С) полное высыхание наступает через 5-7 часов.

Футеровки топок кирпичных печей и каминов

При футеровке стен топочных отделов следует обязательно учитывать неизбежное термо расширение материалов при температурных воздействиях, когда печи, камины или котлы будут работать. Внутренняя защита из слоя шамота и наружный кладочный слой из обычного красного кирпича должны иметь компенсационный просвет 0,7-1,0 см и/или прокладочный слой из асбокартона, базальтового или каолинового листа, или рулонного материала. Прямой контакт внешней стенки топочного отдела с футеровкой топки недопустим, должен быть или свободный просвет, или заполнение жаропрочным материалом, иначе разница в температурном расширении материалов вызовет деформации и сооружение будет постепенно разрушаться.

Перед началом кладки рассчитывают потребность в материалах. Более распространен шамотный кирпич со стандартными размерами 250*150*65 мм. Шамотные изделия выпускаются в большом ассортименте, это делает возможным подбор шамота для конфигурации любой сложности — для топочных камер, свода камина, арок и пр. Возможна выкладка наклонных поверхностей по обрамлениям колосниковых решеток и формирование задних стен каминов, так называемого «зуба» — отражателя тепловых потоков. В каминах внутренние стенки выполняют с уклоном, чтобы тепло шло в помещение, а продукты сгорания направлялись в точно рассчитанное отверстие. Точно так же, как и в топках печей, в каминах обязательны компенсационные зазоры между шамотной футеровкой и наружными стенами из кирпича.

Толщину и материалы для футеровки подбирают исходя из рабочего режима печи или котельного агрегата. В целях укрепления шамотной кладки применяется и армирование. Армируют швы стальной проволокой диаметром 3 – 5 мм в каждом втором ряду. Когда печи возводятся по схемам-порядовкам, то и футеровки делаются параллельно, и все размеры уже рассчитаны и расписаны в порядовке, так же, как и формы и размеры шамотных изделий.

Но если нужно выполнять футеровку топки уже построенной печи, этапы процесса следующие:

• Первый ряд шамотного кирпича укладывают вокруг колосниковых решеток, и предпочтителен кирпич с наклонной гранью для обеспечения уклона в направлении колосников.
• В готовых топках выкладывать заднюю стенку с наклоном крайне трудно, поэтому приходится делать их ровными. Заднюю и боковые стены футеровки поднимают одновременно.
• При малых размерах топок и необходимости их футеровки применяют не шамотный кирпич, а тонкостенные шамотные панели или обмазки пастообразным огнеупорным составом. При выполнении обмазок необходимо, что вся поверхность была обработана. Перед работой устраивают верхнюю подсветку, сняв с конфорок чугунные кольца.

При футеровке топок любых размеров, так же, как и при кладке, совмещать керамические жаростойкие кирпичи и огнеупорные шамотные недопустимо. Эти материалы сильно различаются по плотности и линейному расширению, а кроме того, у них разный коэффициент теплопроводности. Сочетание шамота и красного кирпича даст кладку, подверженную деформациям при нагреве, нестабильную и ненадежную, причем первым трескается и разрушается основной красный кирпич. Чтобы компенсировать тепловые расширения, между шамотом и керамикой всегда необходимы зазоры с прокладкой огнеупорного листа из асбокартона, базальта или каолина. В небольших топках при футеровке трудно устраивать еще и зазоры, но это необходимо, хотя бы минимальным размером в полсантиметра.

Футеровка топки металлической печи

Линейное расширение металла и шамота несравнимо с аналогичными параметрами кирпичей разного вида, поэтому при футеровках стальных топок вопрос о зазорах даже не возникает. Тепловые зазоры между стальным листом топки и шамотом заполняют асбестом, но предпочтительны каолиновые или базальтовые ваты или маты.

Футеровка металлических отопительных печей неизбежно снижает эффективность обогрева, поскольку часть тепла от сгорания топлива пойдет не на прогрев стенок, а в дымоход. Поэтому при наличии внутренней футеровки топок наружную облицовку стальной печки керамическим кирпичом делать совершенно излишне — высокая теплоемкость и низкая теплопроводность керамики сильно снизит теплоотдачу от печи.

Начинают облицовывать металлическую топку со дна к верху, так же как кирпичную – выкладывают дно, по настилу из, к примеру, базальтового картона не тоньше 1 см. Фиксируют картон или листы другого жаростойкого материала огнеупорным клеем.

Отличия футеровки отопительных твердотопливных котлов

Особенности футеровки котлов состоят в учете специфики работы – котельный агрегат должен вырабатывать тепловую энергию и непрерывно передавать ее в теплообменный контур циркулирующему теплоносителю, а рассеивание тепла сквозь внешний корпус конструкциями котлов сокращается до минимума, поскольку в контексте котлов отдача тепла наружу – это теплопотери. Все это и определяет отличия футеровки различных котлов, в зависимости от их экранирования.

Основные три метода футеровки котлов

1. Редко применяются для бытовых котлов – тяжелые футеровки. Если котел имеет слабое экранирование, и нагревается при работе свыше 1200⁰С, то создаются риски, что стенки из листовой стали быстро прогорят. Кроме того, обслуживать такое агрегат уже небезопасно, и возможны возгорания. При выполнении тяжелых футеровок шамотный кирпич кладут ложком двумя или даже тремя слоями. В итоге температуры наружных поверхностей котла понижается до 80⁰С.
2. Однослойная шамотная футеровка считается облегченной. При этом снаружи поверхность котлов дополнительно облицовывают негорючим материалом из расчета конкретных температур, до которых нагревается агрегат, а сверху возможна еще и обшивка листовой сталью.
3. Внешняя футеровка из огнеупорных составов – клея, вязких обмазок или паст для того, чтоб термоизолировать трубы сверху. Применяется этот простой способ футеровки на участках, по которым трудно или невозможно применять другие утеплители по причине сильного нагрева. Наносят обмазочную футеровку кистями за два, реже три или четыре раза, прокладывая армирующую стекловолоконную сетку. Стальные сетки не применяют, поскольку при нагреве они дают слишком сильное линейное расширение. Сетка обеспечивает защиту от возможного сквозного механического повреждения футеровочного слоя. Такая утолщенная многослойная футеровка предотвращает теплопотери сквозь трубы.

Особенности футеровки топок лепных глиняных печек

Лепная глинобитная печь сейчас в большой моде, и разнообразие таких печей и по дизайнам, и по конструкциям и по габаритам все растет, несмотря на огромный ассортимент чугунных и стальных печей и всех нужных стройматериалов для возведения печек кирпичных. Лепные печи особенные – они очень древние, проверенны временем и высоко функциональные, и отапливают, и «лечат», и создают эксклюзивный шик. Причудливая лепная печь с лежанками сейчас безусловный мощный тренд. Топка лепной глинобитной печи тоже нуждается в защите – футеровке.

Для лепных печей специалисты рекомендуют в качестве футеровок применять шамот. Небольшое исключение – если печка сложена из растворной смеси с каменным армированием (довольно сложная технология на грани искусства), то возможно ограничиться обмазочной футеровкой огнеупорным клеем или пастами. Применяют те же составы, что и для топок печей и труб котлов – муллитовую или корундовую смесь, специальные расширяющиеся глиноземистые цементы, шамотные растворные смеси или мергели, а также клеевые алюмосиликатные составы.

Футеровка пастами и вязкими клеевыми составами несложна и не требует высокой квалификации, а лишь аккуратности и внимания. Когда огнеупорная обмазка застывает, она образует монолитную защитную оболочку и не даст растрескаться основным глиняным стенкам топки при сильном нагреве.

Футеровка, ремонт и восстановление топочных камер печей

Все печи перед тем, как начать новый сезон эксплуатации после летних месяцев, подлежат ревизиям проверкам. В период летнего простоя возможны воздействия, результаты которых заметны не сразу, но приведут при начале топки к трещинам и сколам. Эти явления не только снижают эффективность теплоотдачи от печки, но и могут стать очень опасны – это риски появления угарного газа в жилой зоне. Угарный газ, или окись углерода, газ без вкуса, цвета и запах, крайне опасный для здоровья и жизни – эта информация тривиальна и знакома всем. Ревизии печи после простоя проводят по внешним кирпичным (облицованным, оштукатуренным, изразцовым и др.) Слоям, а также в обязательном порядке и по внутренним поверхностям имеющейся футеровки. Все трещинки и повреждения тщательно заделываются.

Футеровка ремонтируется огнеупорными обмазками – мастикой, клеем, раствором. Наружные поверхности достаточно восстановить жаростойким материалом. Топить печь после ремонтных работ следует не раньше, чем полностью высохнет и схватится огнеупорный и жаростойкий материал, причем только естественной сушкой. Деформации по участкам заделок возникают, если печь начинают топить сразу после ремонта.

Самостоятельная футеровка печи и котла возможна, но требует знаний и некоторого опыта, поэтому зачастую по этим вопросам обращаются к профессионалам. Ведь мало просто провести работы, нужно еще и рассчитать необходимую толщину футеровки и правильно подобрать материал из немалого ассортимента материалов. опубликовано econet.ru

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Отрицательный коэффициент теплового расширения [ править | править код ]

Некоторые материалы при повышении температуры демонстрируют не расширение, а наоборот, сжатие, то есть имеют отрицательный коэффициент теплового расширения. Для некоторых веществ это проявляется на довольно узком температурном интервале, как, например, у воды на интервале температур 0…+3,984 °С, для других веществ и материалов, например фторид скандия(III), вольфрамат циркония (ZrW₂O₈) [3] , некоторых углепластиков интервал весьма широк. Подобное поведение демонстрирует также обычная резина. При сверхнизких температурах аналогичным образом ведут себя кварц, кремний и ряд других материалов. Также существуют инварные сплавы (ферро-никелевые), имеющие в некотором диапазоне температур коэффициент теплового расширения, близкий к нулю.